微小空間における燃焼の制御・利用に関する研究

微观空间燃烧控制与利用研究

• 批准号: 14655077
• 负责人: 田中 秀治
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655077/
• 关键词: 触媒燃焼; 燃料改質器; 熱電発電; マイクロスラスター; マイクロパワー源

微小空間における燃焼の応用として、マイクロ燃料改質器の熱源、マイクロ熱電発電器、マイクロロケットスラスターを取り上げ、試作品の製作と試験とを中心とする実証的な研究を行った。[マイクロ燃料改質器]携帯機器内で液体燃料から水素を生成するマイクロ燃料改質器を開発した。シリコンのエッチング・酸化・酸化シリコンによるエッチング孔の埋め戻しによって、断熱のための自己支持膜を強度が確保される構造に改良し、改良したマイクロ燃料改質器において水素の自立燃焼とメタノールの水蒸気改質とを確認した。[マイクロ熱電発電]触媒燃焼器を熱源とするICチップ大の熱電発電器を開発した。メタノールを燃料にして200mW以上の出力、および約2.5%の効率を実現した。また、触媒燃焼器に燃料の蒸気圧によって空気を供給するマイクロエゼクタを試作した。エゼクタの構造、流路の形状、燃料の供給圧などパラメータにして一連の実験を行い、ブタンの完全燃焼に必要な量の空気が供給できることを確認した。さらに、そのエゼクタを用いてブタンの燃焼に成功した。[マイクロロケットスラスター]10kg級の超小形人工衛星の姿勢制御をするマイクロ固体ロケットアレイスラスターを開発した。本スラスター上には、直径0.8mmの使い切り固体ロケットが多数並べられており、スラストはデジタル的に制御される。点火の確実性を向上させるために、燃料の充填方法を変更し、種々の方法で燃料を充填したスラスターの真空燃焼試験を行った。その結果に基づいて、燃料の充填方法をはじめとして、燃料の組成、スラスターの構造などを見直している。

The research on the application of combustion in micro-space, the heat source of fuel reformer, the thermoelectric generator, the selection of fuel reformer, the production of test works, the test center and the demonstration was carried out. [Fuel Modifier] The liquid fuel in the machine is produced by the fuel modifier. The structure of the fuel reformer was improved and the self-combustion of water was confirmed. [Thermoelectric] Catalytic burner is a heat source and a thermoelectric generator. The output of more than 200mW and the efficiency of about 2.5% are achieved. Fuel vapor pressure and air supply for catalytic burners The structure, shape of the flow path, fuel supply pressure, and the amount of air necessary for complete combustion are confirmed. In the evening, the fire was successfully ignited. The attitude control of 10kg class ultra-small artificial satellite was developed. The diameter of this material is 0.8mm, and the diameter of this material is 0.8mm. Ignition accuracy, fuel filling method, fuel filling method and vacuum combustion test As a result, the fuel composition, fuel filling method, fuel composition and fuel structure are discussed in detail.

项目成果

Shuji Tanaka et al.: "MEMS-based Components of A Miniature Fuel Cell/Fuel Reformer System"Chemical Engineering Journal. (in press). (2004)

Shuji Tanaka 等人：“微型燃料电池/燃料重整器系统的基于 MEMS 的组件”化学工程杂志。

Kazuyuki Kondo, Shuji Tanaka et al.: "VACUUM TEST OF A MICRO-SOLID PROPELLANT ROCKET ARRAY THRUSTER"Technical Digest of PowerMEMS 2003. 157-160 (2003)

Kazuyuki Kondo、Shuji Tanaka 等人：“微固体推进剂火箭阵列推进器的真空测试”PowerMEMS 技术文摘 2003. 157-160 (2003)

Kuei-Sung Chang et al.: "MEMS-Based Fuel Reformer with Suspended Membrane Structure"Technical Digest of International Workshop on Power MEMS. 80-83 (2002)

Kuei-Sung Chang 等人：“具有悬浮膜结构的基于 MEMS 的燃料重整器”国际功率 MEMS 研讨会技术文摘。

Kuei-Sung Chang, Shuji Tanaka, Masayoshi Esashi: "MEMS-based fuel reformer with suspended membrane structure"電気学会論文誌E. 123. 340-345 (2003)

Kuei-Sung Chang、Shuji Tanaka、Masayoshi Esashi：“具有悬浮膜结构的基于 MEMS 的燃料重整器” IEEJ Transactions E. 123. 340-345 (2003)

D.Satoh, S.Tanaka, K.Yoshida, M.Esashi: "MEMS-based Ejector System to Supply Fuel-Air Mixture"Technical Digest of PowerMEMS 2003. 102-105 (2003)

D.Satoh、S.Tanaka、K.Yoshida、M.Esashi：“基于 MEMS 的喷射器系统供应燃料-空气混合物”PowerMEMS 技术文摘 2003. 102-105 (2003)